题目
关于电位移矢量 overrightarrow(D) = xi_0overrightarrow(E) + overrightarrow(P),下列陈述错误的是() A. 电位移矢量 overrightarrow(D)与电场强度 overrightarrow(E)有关 B. 定义式中的 overrightarrow(P)是极化强度,在真空中 overrightarrow(P)为零,在电介质中 overrightarrow(P)与电场强度 overrightarrow(E)有关 C. 定义式中的电场强度 overrightarrow(E)是电介质中实际电场强度,是自由电荷和束缚电荷共同产生的总的电场强度 D. 电位移矢量的散度等于该点处电荷的体密度
$$ 关于电位移矢量 $\overrightarrow{D}\ \ = \xi\_0\overrightarrow{E}\ \ + \overrightarrow{P}$,下列陈述错误的是() $$
- A. $$ 电位移矢量 $\overrightarrow{D}$与电场强度 $\overrightarrow{E}$有关 $$
- B. $$ 定义式中的 $\overrightarrow{P}$是极化强度,在真空中 $\overrightarrow{P}$为零,在电介质中 $\overrightarrow{P}$与电场强度 $\overrightarrow{E}$有关 $$
- C. $$ 定义式中的电场强度 $\overrightarrow{E}$是电介质中实际电场强度,是自由电荷和束缚电荷共同产生的总的电场强度 $$
- D. 电位移矢量的散度等于该点处电荷的体密度
题目解答
答案
D
解析
本题考查对电位移矢量定义及性质的理解,需明确以下关键点:
- 电位移矢量的定义式:$\overrightarrow{D} = \xi_0\overrightarrow{E} + \overrightarrow{P}$,其中$\overrightarrow{P}$是极化强度。
- 极化强度$\overrightarrow{P}$的性质:在真空中$\overrightarrow{P}=0$,在电介质中$\overrightarrow{P}$由电场强度$\overrightarrow{E}$决定。
- 电场强度$\overrightarrow{E}$的来源:在电介质中,$\overrightarrow{E}$是自由电荷和束缚电荷共同产生的总电场。
- 高斯定理的适用条件:电位移矢量的散度$\nabla \cdot \overrightarrow{D}$等于自由电荷的体密度,而非所有电荷的总和。
错误选项往往混淆“自由电荷”与“总电荷”的概念。
选项分析
选项A
正确。根据定义式$\overrightarrow{D} = \xi_0\overrightarrow{E} + \overrightarrow{P}$,$\overrightarrow{D}$显然与$\overrightarrow{E}$直接相关。
选项B
正确。极化强度$\overrightarrow{P}$表示介质的极化程度,在真空中无极化($\overrightarrow{P}=0$);在电介质中,$\overrightarrow{P}$由电场强度$\overrightarrow{E}$引起。
选项C
正确。电介质中的电场强度$\overrightarrow{E}$是自由电荷和束缚电荷共同作用的结果,这是麦克斯韦方程组中$\overrightarrow{D}$的物理意义基础。
选项D
错误。根据高斯定理,电位移矢量的散度满足:
$\nabla \cdot \overrightarrow{D} = \rho_{\text{自由}}$
即仅与自由电荷密度相关,而选项D表述为“该点处电荷的体密度”(包含自由电荷和束缚电荷),混淆了概念。